Funktionale Sicherheit von Druckbelüftungsanlagen (DBA)
Sicher rauchfrei durch Überdruck
Druckbelüftungsanlagen (DBA), auch Rauchschutz-Druckanlagen genannt, halten je nach Gebäudeart und -nutzung, die baurechtlich vorgeschriebenen und zu schützenden Flucht- und Rettungswege – z. B. Treppenräume, Feuerwehraufzugsschächte und Fluchttunnel – inklusive der angebundenen Vorräume durch kontrollierten Überdruck rauchfrei.
Dadurch wird die Eigenrettung der Gebäudenutzer sowie der Löschangriff der Feuerwehr ermöglicht, aber auch das Haftungsrisiko für Eigentümer und Betreiber minimiert. DBA-Systeme durchströmen im Brandfall die Flucht- und Rettungsbereiche mit Frischluft und verhindern so das Eindringen von Rauch und toxischen Brandgasen. Dazu werden sowohl Treppenräume für die Eigenrettung von flüchtenden Personen als auch Feuerwehraufzüge für den Löschangriff und zur Rettung von Personen, druckbelüftet und die Raumluft komplett ausgetauscht. Bei geschlossenen Türen sorgt die DBA für einen kontinuierlichen Überdruck, sodass beim Öffnen der Tür eine sofortige Durchströmung der Bereiche gewährleistet ist.
Der Überdruck im Flucht- und Rettungsbereich wird ständig mit dem atmosphärischen Druck verglichen und nachgeregelt. Dabei ist zu gewährleisten, dass die Fluchttüren ins Treppenhaus jederzeit ohne großen Kraftaufwand per Hand zu öffnen und zu schließen sind. Bei geöffneten Fluchttüren muss die Luft aus dem Treppenhaus mit ausreichender Geschwindigkeit in die Nutzungseinheit der Brandetage strömen, sodass keine Rauchgase ins Treppenhaus gelangen können. Beim Öffnen und Schließen der Türen muss der Überdruck innerhalb weniger Sekunden wiederhergestellt sein.
Diese Anforderungen erfüllen in der Regel nur aktiv geregelte DBA-Systeme.
DBA-Konzepte von Kingspan STG basieren generell auf einer aktiven Regelung – das gilt auch für kleinere Anlagen in Gebäuden mit geringer Höhe. Bei Gebäuden mit mehr als 60 Metern Höhe oder bei niedrigeren mit einer komplexen Geometrie müssen die Umwelteinflüsse mit in die technische Umsetzung der DBA einbezogen werden. Auch Außentemperaturen und Jahreszeiten spielen bei der Regelung eine große Rolle.
Aufbau einer Druckbelüftungsanlage und die notwendigen Komponenten einer aktiv geregelten DBA
Eine DBA besteht aus einer Vielzahl von Komponenten, welche im Zusammenspiel die Sicherstellung der oben beschriebene Schutzziele ermöglichen.
Komponeten einer DBA
- Rauchmelder / DBA-Auslösetaster (in der Regel über BMA)
- Blitzlichtleuchte und Sirene
- Zuluftventilator
- Druckentlastungsklappe, Lamellenlüfter, Doppelklappe usw.
- DBA-Druckregelsystem
- Differenzdrucksensoren
- Überströmventile / Brandschutzklappen
- Entrauchungsklappen
- Brandgasventilator
- Steuerung für Zuluft und Abluft
Weitere Komponenten: Lüftungstaster, Wind-Regen-Sensor, Jalousieklappen für Zuluftkanal, Feuerwehr-Schlüsselschalter, Kanalrauchmelder
Welche Mindestanforderungen werden an eine DBA gestellt?
Die Mindestanforderungen an eine DBA werden im Kapitel 6.2 der Musterhochausrichtlinie und im Anhang 14, Kapitel 8 der MVVTB definiert.
Musterhochhausrichtlinie:
6.2 Druckbelüftungsanlagen
6.2.1 Der Eintritt von Rauch in innen liegende Sicherheitstreppenräume und deren Vorräume sowie in Feuerwehraufzugsschächte und deren Vorräume muss jeweils durch Anlagen zur Erzeugung von Überdruck verhindert werden. Ist nur ein innen liegender Sicherheitstreppenraum vorhanden, müssen bei Ausfall der für die Aufrechterhaltung des Überdrucks erforderlichen Geräte betriebsbereite Ersatzgeräte deren Funktion übernehmen.
6.2.2 Druckbelüftungsanlagen müssen so bemessen und beschaffen sein, dass die Luft auch bei geöffneten Türen zu dem vom Brand betroffenen Geschoss auch unter ungünstigen klimatischen Bedingungen entgegen der Fluchtrichtung strömt.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die geöffnete Tür des Sicherheits-
treppenraums zum Vorraum und von der Tür des Vorraums zum notwendigen Flur muss mindestens 2,0 m/s betragen.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die geöffnete Tür des Vorraumes eines Feuerwehraufzugs zum notwendigen Flur muss mindestens 0,75 m/s betragen.
6.2.3 Druckbelüftungsanlagen müssen durch die Brandmeldeanlage automatisch ausgelöst werden. Sie müssen den erforderlichen Überdruck umgehend nach Auslösung aufbauen.
6.2.4 Die maximale Türöffnungskraft an den Türen der innenliegenden Sicherheitstreppenräume und deren Vorräumen sowie an den Türen der Vorräume der Feuerwehraufzugsschächte darf, gemessen am Türgriff, höchstens 100 N betragen.
Ergänzend wird in der MVVTB im Anhang 14, Kapitel 8.2 Planung, Bemessung und Ausführung beschrieben:
….. Der Betrieb der Druckbelüftungsanlage darf nicht dazu führen, dass sich Türen in Rettungswegen wegen zu hoher Druckdifferenzen nicht mehr öffnen lassen. Die maximale Türöffnungskraft darf 100 N betragen. Sie darf bei Türen von Vorräumen auch dann nicht überschritten werden, wenn eine der beiden Türen geöffnet ist. Nach Öffnen und Schließen von Türen zum Sicherheitstreppenraum oder Vorraum muss sich innerhalb von 3 Sekunden der Sollzustand wieder eingestellt haben.…
Hieraus ergeben sich zusammengefasst folgende Mindestanforderungen an eine Druckbelüftungsanlage:
Für die Tür vom Sicherheitstreppenraum zum Vorraum und für die Tür vom Vorraum zum notwendigen Flur muss eine minimale Durchströmung von 2 m/s bei geöffneter Tür und eine max. Türöffnungskraft von 100 N sichergestellt sein. Diese Sollzustände müssen nach 3 Sekunden erfüllt werden.
Für die Tür vom Vorraum des Feuerwehraufzuges zum notwendigen Flur muss eine minimale Durchströmung von 0,75 m/s und ebenfalls eine max. Türöffnungskraft von 100 N sichergestellt sein. Auch hier müssen die Sollzustände nach 3 Sekunden erfüllt werden.
Normative Anforderungen an eine DBA
Im Sprachgebrauch wird oft der Begriff Rauchschutz-Druckanlage (RDA) verwendet, der im Baurecht mit dem Begriff Druckbelüftungsanlage (DBA) gleich zu setzen ist.
- Anforderungen an eine DBA sind zu finden in den MHHR, MVV TB, M-PPVO, M-PrüfVO, Muster-Prüfgrundsätze, … und weitere
- EN 12101-6:2022 Differenzdrucksysteme/Produktleistungsanforderungen,
Hier werden die Prüfanforderungen an die Produkte definiert, die Prüfverfahren festgelegt und die Klassifizierungen der Produkte beschrieben EN 12101-13:2022 Differenzdrucksysteme / Entwurfs- und Berechnungsverfahren, Installation, Abnahme
Hier wird beschrieben, wie eine Druckbelüftungsanlage geplant, installiert und abgenommen werden soll.
Funktionale Sicherheit einer DBA, was ist das?
Um im Brandfall eine hohe Verfügbarkeit der Druckbelüftungsanlage sicher stellen zu können, ist es erforderlich, dass die Anlage einen hohen Grad der Eigenüberwachung hat und Anlagenzustände erkennen als auch melden kann.
Die Betriebsfähigkeit der Anlage wird durch automatisierte Routinen innerhalb der Anlage sichergestellt. Die Steuerungskomponenten werden akkugepuffert, damit während einer Umschaltung von einer primären Netzeinspeisung auf eine sekundäre Stromversorgung keine Anlagenzustände verloren gehen und immer ein gesicherter Betrieb gegeben ist und bei Bedarf auch Notlaufprogramme ausgeführt werden können.
Alle wichtigen Ansteuerleitungen von z. B. der Brandmeldeanlage oder auch Rauchmeldern und Auslösetastern oder einem Feuerwehrbedienfeld werden auf Kurzschluss oder Unterbrechung überwacht und bei Störungserkennung wird diese durch die Steuerung signalisiert.
Bei anderen wichtigen Komponenten wie dem Zuluftventilator werden ebenfalls die Wicklungstemperatur und die Stromaufnahme überwacht, um bei Bedarf auf einen redundanten Ventilator umzuschalten. Wird der Ventilator über einen Frequenzumrichter betrieben, so wird die Steuerleitung ebenfalls auf Kurzschluss und Unterbrechung überwacht und Störungen durch die Steuerung signalisiert.
Der Frequenzumrichter wird intern überwacht und geht im Störfall in den Fire-Mode bzw. es wird auf ein redundantes System umgeschaltet.
Die verwendeten Differenzdrucktransmitter haben einen hohen Berstdruck von
20 kPA, die Leitungen werden auf Kurzschluss und Unterbrechung überwacht und es erfolgt eine logische Überwachung auf Wertveränderung des Sensors. Sollte ein Sensor ausfallen, wird auf einen redundanten Sensor im Gebäude umgeschaltet und auch hier signalisiert die Steuerung die Störung. Alle Steuerungskomponenten in einem Gebäude können mit einem selbstüberwachenden Ringbussystem im Gebäude verbunden werden.
Dieses ist nur ein kleiner Überblick der Eigenüberwachung in einer Druckbelüftungsanlage.
Automatische Systemtests versus Redundanz?
Nicht in allen Gebäuden können alle wichtigen Systemkomponenten redundant aufgebaut werden. Speziell bei Renovierungen ist häufig nicht ausreichend Platz vorhanden, um große Komponenten wie z. B. die Zuluftventilatoren redundant aufzubauen. Auch ist es häufig sehr teuer, alle Anlagenteile redundant auszuführen.
Hier kann eine Lösung eine hohe Eigenüberwachung der Anlage kombiniert mit einem automatischen Systemtest sein. Bei einem automatischen Systemtest können z. B. in der Nacht alle zur DBA gehörenden Komponenten angesteuert werden und die einwandfreie Funktion automatisch protokolliert werden und im Störfall einer Komponente wird dieses durch die DBA-Steuerung signalisiert.
Diese Maßnahmen sind im Vorfeld mit den abnehmenden Behörden als auch dem Prüfsachverständigen abzustimmen und bedürfen einer Zulassung im Einzelfall.
Welche Lösungsmöglichkeiten gibt es für komplexe Gebäude?
Bei hohen Gebäuden oder Gebäuden mit komplexen Grundrissen kann man Druckbelüftungsanlagen, die die oben genannten Anforderungen erfüllen, realisieren, durch voll aktiv regelnde Systeme mit aktiven Abströmschächten, Etagenverteiler, die geringere Kabelwege und Querschnitte ermöglichen, in dem man sie über einen selbstüberwachten LON-Ringbus miteinander verbindet, durch redundante Differenzdrucksensoren, Zuluft- und Abluftventilatoren, eine stetige PID-Regelung mit unterlagerter Druckwertanalyse oder mit der neu entwickelten Regelungssoftware, die Regelzeiten von 3 Sek. (gemäß MVVTB) ermöglicht.
Welche Unterlagen werden benötigt, damit eine Fachfirma eine DBA anbieten kann?
Um eine DBA auslegen zu können, werden das Brandschutzkonzept/-gutachten sowie das Lüftungskonzept/-gutachten und das Vorprüfungsgutachten DBA benötigt.
- Brandschutzkonzept / Brandschutzgutachten
Das Brandschutzkonzept/-gutachten definiert den Typ und die Schutzziele, der zu errichtenden Anlage. Es bestimmt die Klassifizierung der zu verwendenden Brandschutzkomponenten (Klappen, Türen usw.) sowie die anzuwendenden Normen (EN12101-6) und Vorschriften.
- Lüftungskonzept / Lüftungsgutachten / Vorprüfungsgutachten DBA
Das Lüftungskonzept/-gutachten und das Vorprüfungsgutachten DBA bezieht sich auf das Brandschutzgutachten und definiert weitere Vorschriften zur Auslegung wie z. B. die Muster-Hochhaus-Richtlinie (MHHR), die Landesbauordnung (LBO) oder die Musterbauordnung (MBO).
Zur Auslegung gibt es konkrete Vorgaben wie z. B. Volumenstromberechnungen, Leckagen, Witterungseinflüsse, Funktionsbeschreibung DBA allgemein, usw.
Um eine DBA anzubieten, werden zudem Grundrisspläne und Höhenschnitte benötigt.
Für die technische Auslegung der Anlage werden zusätzlich Informationen zu Türgrößen, erforderlichen Abströmflächen (Fassade oder Schacht), Größen der Überströmöffnungen, funktionale Sicherheit (ggf. erforderliche Redundanzen), Art der Anlagenauslösung (BMA oder eigene Rauchmelder), Energie-Sicherheitsversorgung (SV-Netz), Installationsort für Steuerung, Zuluft-Ventilatoren, bauseitiges Brandmeldetableau oder eigener Feuerwehrschalter, Handauslösetaster im Treppenraum, Alarmierung (Sirene, Blitzleuchte), Art der Druckentlastung im Treppenraum (Lichtkuppel oder Fenster) benötigt.
